CN115996039B - 多工器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多工器。该多工器包括：衬底，衬底具有第一表面；多频串联谐振器，多频串联谐振器设置于第一表面上，多频串联谐振器具有第一层叠结构，第一层叠结构包括至少两个第一工作区域，每个第一工作区域包括沿着第一方向顺序层叠设置的第一下电极、第一压电层和第一上电极，第一方向为远离衬底的方向，相邻第一工作区域的工作频率不同；多频并联谐振器，多频并联谐振器设置于第一表面上，且与多频串联谐振器相邻，多频并联谐振器具有第二层叠结构，第二层叠结构包括至少两个第二工作区域，每个第二工作区域包括沿着第一方向顺序层叠设置的第二下电极、第二压电层、第二上电极和质量负载层，相邻第二工作区域的工作频率不同。

Description

多工器

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种多工器。

背景技术

随着市场全球化，一个通信设备需要多种频段进行信息交流。为了满足用户对峰值速率和高***容量的要求，LTE-Advanced协议引入了载波聚合以增加信号带宽，从而提高传输比特速率。随着载波聚合技术的引入，载波聚合支持的最大带宽也不断被刷新纪录，催化了高集成度多工器的发展，而在5G非独立网和5G独立网阶段，射频滤波器的这一发展趋势也将延续。

其中，双工器、三工器和四工器都属于一类设备，这类设备称为“多工器”。多工器是一组非叠加的滤波器，这些滤波器在组合方式上确保不相互加载，并且输出之间高度隔离。以双工器和四工器为例，双工器是一个把信号频谱分开成为两个频率范围的微波器件，是异频双工电台，中继台的主要配件。其作用是用于分离上下行信号，抑制不需要频段的信号，所述上行信号端连接于所述信号发射模块，所述下行信号端连接于所述信号接收模块。将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。它是由两组不同频率的带通滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机。目前随着技术的发展，我们希望双工器的体积小巧、重量轻。四工器是将四个滤波器合并，其通带加载和隔离目标与双工器相同。四工器允许两个频带同时连接到天线，这对于载波聚合等应用非常有用。在载波聚合中，一部手机可能需要同时接收两个频带。四工器的复杂程度高于双工器和三工器，这是因为四个滤波器必须共同设计。

从目前应用于市场的多工器来看，在车载无线电话机、汽车等领域应用的双工器由于车载无线电话机、汽车所能提供的空间是有限的，且还有无线电话机的布线和散热问题要考虑，因而在满足其它指标的前提下，双工器的小型化是非常有必要，以及目前的四工器产品广泛应用于手机等手持通讯设备和物联网设备的中高端品牌及旗舰机中，为了使得日渐小型化的终端客户机带来接收端口（RX）更加优异的接收灵敏度，促使发射端口（TX）进一步减小PA电流以改善客户机电池效率，并能够支持更高功率容量水平，为用户带来更优的使用体验，亟需一种优良特性的四工器。即目前随着社会的发展，对于电子设备通讯需求的提高，必须把多工器的性能达标，同时要求小型化、重量轻，从而能够是多工器应用到各种环境中。

然而，就双工器而言，如图1所示，该双工器包括串联谐振器和并联谐振器，该串联谐振器和并联谐振器均包括层叠设置于衬底10＇上的第一下电极20＇、第一压电层30＇、第一上电极40＇、第二压电层50＇以及第二电极层60＇，并联谐振器还包括有质量负载层90＇。其中，现有技术中通过二次沉积压电层的方式，使得串联谐振器或并联谐振器的第一压电层30＇和第二压电层50＇的厚度不同以实现双工器的滤波功能，该二次沉积压电层不仅会造成靶材的损耗、浪费材料以及增加工艺成本，而且由于该双工器中的第二压电层50＇是与第一压电层30＇的厚度在垂直衬底10＇的方向上是叠加的，使得该器件中的压电层厚度占据谐振器厚度的大部分，因此该种方案下单个谐振器在竖直方向上的尺寸会增大，会造成空间的浪费，直接导致产品的尺寸增大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多工器，以解决现有技术中多工器中的谐振器尺寸较大的问题。

为了实现上述目的，提供了一种多工器，包括：衬底，衬底具有第一表面；多频串联谐振器，多频串联谐振器设置于第一表面上，多频串联谐振器具有第一层叠结构，第一层叠结构包括至少两个第一工作区域，每个第一工作区域包括沿着第一方向顺序层叠设置的第一下电极、第一压电层和第一上电极，第一方向为远离衬底的方向，相邻第一工作区域的工作频率不同；多频并联谐振器，多频并联谐振器设置于第一表面上，且与多频串联谐振器相邻，多频并联谐振器具有第二层叠结构，第二层叠结构包括至少两个第二工作区域，每个第二工作区域包括沿着第一方向顺序层叠设置的第二下电极、第二压电层、第二上电极和质量负载层，相邻第二工作区域的工作频率不同。

进一步地，多个第一工作区域交错设置。

进一步地，多个第二工作区域交错设置。

进一步地，在垂直第一方向的方向上，第一下电极的截面形状和第二下电极的截面形状为由直线和/或曲线形成的封闭图形。

进一步地，至少两个第一工作区域包括第一子工作区域和至少一个第二子工作区域，每个第二子工作区域环绕设置在第一子工作区域的外周。

进一步地，至少两个第二工作区域包括第三子工作区域和至少一个第四子工作区域，每个第四子工作区域环绕设置在第三子工作区域的外周。

进一步地，第一子工作区域中的第一子下电极的电极材料和至少一个第二子工作区域中的第二子下电极的电极材料不同。

进一步地，第一子工作区域在衬底上的投影面积为第一面积，至少一个第二子工作区域在衬底上的投影面积为第二面积，第一面积与第二面积不相等。

进一步地，第三子工作区域中的第三子下电极的电极材料和至少一个第四子工作区域中的第四子下电极的电极材料不同。

进一步地，第三子工作区域在衬底上的投影面积为第三面积，至少一个第四子工作区域在衬底上的投影面积为第四面积，第三面积与第四面积不相等。

应用本发明的技术方案，提供一种多工器，该多工器中的多频串联谐振器和多频并联谐振器相邻设置在衬底的第一表面上，其中，多频串联谐振器具有第一层叠结构，多频并联谐振器具有第二层叠结构，且由于第一层叠结构包括至少两个第一工作区域，第二层叠结构同样包括至少两个第二工作区域，使得在多工器处于工作状态的情况下，上述至少两个第一工作区域和上述至少两个第二工作区域能够作为多工器的工作区域，进而由于上述相邻两个第一工作区域之间的工作频率不同，以及上述相邻两个第二工作区域之间的工作频率不同，从而在多工器的多频串联谐振器和多频并联谐振器均位于衬底的第一表面的情况下，也能够实现将信号频谱分开成为多个频率范围的目的。从而与现有技术中的通过在双频串联谐振器上二次沉积压电层形成双频并联谐振器的方式相比，现有技术中的双工器中的串联谐振器和并联谐振器为层叠设置，使得双工器在远离衬底的方向上的厚度更厚，使得该双工器中的单个谐振器在垂直衬底的方向上的尺寸会增大，进而造成双工器空间的浪费，直接导致双工器的尺寸增大，而本发明中的多频串联谐振器和多频并联谐振器并不是层叠设置，而是直接相邻设置于衬底的第一表面上，进而使得多工器在垂直衬底的方向的厚度远小于现有技术中的双工器在垂直衬底的方向上的厚度，因此，本发明能够避免造成单个谐振器空间上的浪费，使得多工器没有占据较多的空间，能够有效减小多工器的尺寸，从而解决了现有技术中多工器中的谐振器尺寸较大的问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中一种双工器的剖面结构示意图；

图2示出了包括根据本发明实施例的一种双工器的剖面结构示意图；

图3示出了双频串联谐振器中的第一上电极、第一压电层以及第一下电极的剖面结构示意图；

图4示出了双频并联谐振器中的质量负载层、第二上电极、第二压电层以及第二下电极的剖面结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的一种双工器中，包括两个子电极的下电极在衬底上的投影示意图；

图6示出了根据本发明实施例的一种四工器的剖面结构示意图；

图7示出了四频串联谐振器中的第一上电极、第一压电层以及第一下电极的剖面结构示意图；

图8示出了根据本发明实施例的一种四工器中，四频串联谐振器的第一下电极的4个子电极在衬底上的投影图；

图9示出了四频并联谐振器中的质量负载层、第二上电极、第二压电层以及第二下电极的剖面结构示意图；

图10示出了根据本发明实施例的一种四工器中，四频并联谐振器的第二下电极的4个子电极在衬底上的投影图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

双工器：

10、衬底；009、双频串联谐振器；100、双频并联谐振器；210、第一上电极；310、第一压电层；410、第一下电极；501、第一子下电极；601、第二子下电极；90、质量负载层；200、第二上电极；300、第二压电层；401、第二下电极；510、第三子下电极；610、第四子下电极；

四工器：

10、衬底；101、四频串联谐振器；102、四频并联谐振器；201、第一上电极；301、第一压电层；401、第一下电极；501、第一子电极；601、第二子电极；701、第三子电极；801、第四子电极；90、质量负载层；202、第二上电极；302、第二压电层；402、第二下电极；

以及

10＇、衬底；20＇、第一下电极；30＇、第一压电层；40＇、第一上电极；50＇、第二压电层；60＇、第二电极层；90＇、质量负载层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所提到的，随着技术的发展，我们希望双工器的体积小巧、重量轻。现有技术中通常采用在单个谐振器的压电层上二次沉积堆叠形成双工器，然而，由于二次沉积堆叠会造成压电层的厚度占据谐振器厚度的大部分，从而使得单个谐振器在竖直方向上的尺寸会增大，且由于垂直方向上部分压电层不会对器件起作用，进一步会造成空间的浪费，直接导致产品的尺寸增大。

为了解决上述技术问题，本申请的发明人提供一种多工器，该多工器包括：衬底，衬底具有第一表面；多频串联谐振器，多频串联谐振器设置于第一表面上，多频串联谐振器具有第一层叠结构，第一层叠结构包括至少两个第一工作区域，每个第一工作区域包括沿着第一方向顺序层叠设置的第一下电极、第一压电层和第一上电极，第一方向为远离衬底的方向，相邻第一工作区域的工作频率不同；多频并联谐振器，多频并联谐振器设置于第一表面上，且与多频串联谐振器相邻，多频并联谐振器具有第二层叠结构，第二层叠结构包括至少两个第二工作区域，每个第二工作区域包括沿着第一方向顺序层叠设置的第二下电极、第二压电层、第二上电极和质量负载层，相邻第二工作区域的工作频率不同。

示例性地，在上述多频串联谐振器包括两个第一工作区域，且上述多频并联谐振器包括两个第二工作区域的情况下，该多工器即为双工器；示例性地，在上述多频串联谐振器包括四个第一工作区域，且上述多频并联谐振器包括四个第二工作区域的情况下，上述多工器即为四工器；示例性地，在上述多频串联谐振器包括六个第一工作区域，且上述多频并联谐振器包括六个第二工作区域的情况下，上述多工器即为六工器。

其中，质量负载层具有频率调节功能，上述质量负载层可以是单层结构，也可以是多层结构，以达到根据不同需求调节谐振器接收声波信号的频率的作用。示例性地，为了进一步调节谐振器接收声波信号的频率范围的目的，通常在第二上电极远离第二压电层的一侧形成质量负载层，以在具有第二上电极、第二压电层以及第二下电极的基础上，通过该质量负载层90增加谐振器结构的薄膜厚度，从而在接收多频段的声波信号时，能够接收更小频率的声波信号。进一步地，由于本实施方式中采用单层结构的质量负载层就可以实现调节频率的作用，因此进一步减少了制作多工器中谐振器的工艺步骤。

上述实施方式中，质量负载层的材料可以和第二上电极的材料相同，其中，质量负载层的材料可以是钼（Mo）、钨（W）、铝（Al）、钛（Ti）、铬（Cr）、铜（Cu）、铂（Pt）、金（Au）等中的任意一种。

上述实施方式中，该多工器中的多频串联谐振器和多频并联谐振器相邻设置在衬底的第一表面上，其中，多频串联谐振器具有第一层叠结构，多频并联谐振器具有第二层叠结构，且由于第一层叠结构包括至少两个第一工作区域，第二层叠结构同样包括至少两个第二工作区域，使得在多工器处于工作状态的情况下，上述至少两个第一工作区域和上述至少两个第二工作区域能够作为多工器的工作区域，进而由于上述相邻两个第一工作区域之间的工作频率不同，以及上述相邻两个第二工作区域之间的工作频率不同，从而在多工器的多频串联谐振器和多频并联谐振器均位于衬底的第一表面的情况下，也能够实现将信号频谱分开成为多个频率范围的目的。从而与现有技术中的通过在双频串联谐振器上二次沉积压电层形成双频并联谐振器的方式相比，现有技术中的双工器中的串联谐振器和并联谐振器为层叠设置，使得双工器在远离衬底的方向上的厚度更厚，使得该双工器中的单个谐振器在垂直衬底的方向上的尺寸会增大，进而造成双工器空间的浪费，直接导致双工器的尺寸增大，而本发明中的多频串联谐振器和多频并联谐振器并不是层叠设置，而是直接相邻设置于衬底的第一表面上，进而使得多工器在垂直衬底的方向的厚度远小于现有技术中的双工器在垂直衬底的方向上的厚度，因此，本发明能够避免造成单个谐振器空间上的浪费，使得多工器没有占据较多的空间，能够有效减小多工器的尺寸，从而解决了现有技术中多工器中的谐振器尺寸较大的问题。

上述第一上电极、第一下电极、第二上电极以及第二下电极的材料可以相同，也可以不同，其中，第一上电极、第一下电极、第二上电极以及第二下电极的材料可以是钼（Mo）、钨（W）、铝（Al）、钛（Ti）、铬（Cr）、铜（Cu）、铂（Pt）、金（Au）等中的任意一种。

上述第一压电层和第二压电层的材料可以是氮化铝、氧化锌、铌酸锂、锆钛酸铅系压电陶瓷和铌酸钡钠中的任意一种或多种的组合。

在一些可选的实施方式中，多个第一工作区域交错设置。

上述实施方式中，每个第一工作区域包括层叠设置的第一下电极、第一压电层以及第一上电极，则在上述第一工作区域为多个的情况下，第一上电极和第一下电极也对应有多个。可选地，多个第一下电极交错设置，以及多个第一上电极交错设置，且多个第一工作区域具有不同的工作频率，因此将多个第一下电极以及多个第一上电极间隔设置之后，每个第一下电极、第一压电层以及第一上电极之间的重叠区域都可以作为接收或发射不同频段的声波信号的有效区域，从而使得接收的多频段信号的声波被不同的第一工作区域分离并接收或发送，从而能够实现声波信号的滤波。

其中，上述多个第一下电极和多个第一上电极可以是沿着垂直于第一上电极、第一压电层以及第一下电极层叠方向上，呈现条状分布的交替设置在衬底上，示例性地，上述多个第一下电极分别作为第一个子电极、第二个子电极，第三个子电极等顺序排列的多个第一下电极，其中，第一个子电极可以是上述交错设置的第一下电极中任意一端的第一个子电极，从而在平行于衬底的方向上，依次设置有与上述第一个子电极相邻的第二个子电极，与该第二个子电极相邻设置的第三个子电极等，以使上述多个子电极依次排列设置，构成上述串联谐振器中位于多个第一工作区域的多个第一下电极。进一步地，上述多个第一下电极还可以包括第一个子电极，以及沿着远离第一个子电极依次相邻设置的第二个子电极、第三个子电极、第四个子电极，或更多的子电极。

在一些可选的实施方式中，多个第二工作区域交错设置。

上述实施方式中，每个第二工作区域包括层叠设置的第二下电极、第二压电层以及第二上电极，则在上述第二工作区域为多个的情况下，第二上电极和第二下电极也对应有多个。可选地，多个第二下电极交错设置，以及多个第二上电极交错设置，且多个第二工作区域具有不同的工作频率，因此将多个第二下电极以及多个第二上电极间隔设置之后，每个第二下电极、第二压电层以及第二上电极之间的重叠区域都可以作为发射或接收不同频段的声波信号的有效区域，从而使得接收的多频段信号的声波被不同的第二工作区域分离并接收或发送，从而能够实现声波信号的滤波。

相应地，上述多个第二下电极和多个第二上电极可以是沿着垂直于第二上电极、第二压电层以及第二下电极层叠方向上，呈现条状分布的交替设置在衬底上，示例性地，上述多个第二下电极分别作为第一个子电极、第二个子电极，第三个子电极等顺序排列的多个第二下电极，其中，第一个子电极可以是上述交错设置的第二下电极中任意一端的第一个子电极，从而在平行于衬底的方向上，依次设置有与上述第一个子电极相邻的第二个子电极，与该第二个子电极相邻设置的第三个子电极等，以使上述多个子电极依次排列设置，构成上述串联谐振器中位于多个第二工作区域的多个第二下电极。进一步地，上述多个第二下电极还可以包括第一个子电极，以及沿着远离第一个子电极依次相邻设置的第二个子电极、第三个子电极、第四个子电极，或更多的子电极。

在一些可选的实施方式中，在垂直第一方向的方向上，第一下电极的截面形状和第二下电极的截面形状为由直线和/或曲线形成的封闭图形。

示例性地，在上述第一下电极和上述第二下电极在垂直第一方向上的截面形状为由直线形成的封闭图形的情况下，该第一下电极和第二下电极在衬底上的投影可以为N边形，示例性地，多个上述第一下电极对应的多个N边形可以是沿着第二方向相邻设置的封闭图形；或示例性地，多个上述第一下电极对应的多个N边形可以与“田”字型中“口”字型相同设置方式的封闭图形；或示例性地，多个上述第一下电极对应的多个N边形可以是较小N边形设置于较大N边形中的封闭图形；或示例性地，在上述第一下电极和上述第二下电极在垂直第一方向上的截面形状为由曲线形成的封闭图形的情况下，由上述多个第一下电极或多个第二下电极形成的封闭图形可以是同心圆环。

在一些可选的实施方式中，至少两个第一工作区域包括第一子工作区域和至少一个第二子工作区域，每个第二子工作区域环绕设置在第一子工作区域的外周。

上述实施方式中，至少两个第一工作区域包括第一子工作区域和至少一个第二子工作区域，相应地，由于每个第一子工作区域均包括有一个第一子下电极，每个第二子工作区域均包括有一个第二子下电极，从而至少两个第一工作区域包括多个子电极；

其中，上述多个子电极在衬底上的投影为闭合环绕设置的方式，具体地，该多个子电极包括位于中心位置处的第一子下电极和环绕在第一子下电极外周的至少一个第二子下电极，其中，该第二子下电极可以是一个，使得具有该第一子下电极和第二子下电极的谐振器能够从多频段信号中接收或发射其中两个频率范围的信号，抑制不需要频段的信号，从而实现仅接收或发送上述两个频率范围的信号的滤波效果。进一步地，上述第二子下电极可以是多个，该多个第二子下电极包括与第一子下电极相邻的第一个第二子下电极、与第一个第二子下电极相邻的第二个第二子下电极以及与该第二个第二子下电极相邻的第三个第二子下电极，或沿着远离第一子下电极方向且在最外侧子电极周围环绕设置的更多个第二子下电极，从而能够实现接收更多个频段的信号，抑制不需要频段的信号的滤波效果。可选地，上述多个子电极的设置方式可以是位于第一子工作区域中的第一子上电极和至少一个第二子上电极的设置方式；

在一些可选的实施方式中，至少两个第二工作区域包括第三子工作区域和至少一个第四子工作区域，每个第四子工作区域环绕设置在第三子工作区域的外周。

上述实施方式中，至少两个第二工作区域包括第三子工作区域和至少一个第四子工作区域，相应地，由于每个第三子工作区域均包括有一个第三子下电极，每个第四子工作区域均包括有一个第四子下电极，从而至少两个第一工作区域和至少两个第二工作区域包括多个子电极。

其中，上述多个子电极在衬底上的投影为闭合环绕设置的方式，具体地，该多个子电极包括位于中心位置处的第三子下电极和环绕在第三子下电极外周的至少一个第四子下电极，其中，该第四子下电极可以是一个，使得具有该第三子下电极和第四子下电极的谐振器能够从多频段信号中接收或发射其中两个频率范围的信号，抑制不需要频段的信号，从而实现仅接收或发送上述两个频率范围的信号的滤波效果。进一步地，上述第四子下电极可以是多个，该多个第四子下电极包括与第三子下电极相邻的第一个第四子下电极、与第一个第四子下电极相邻的第二个第四子下电极以及与该第二个第四子下电极相邻的第三个第四子下电极，或沿着远离第三子下电极方向且在最外侧子电极周围环绕设置的更多个第四子下电极，从而能够实现接收更多个频段的信号，抑制不需要频段的信号的滤波效果。可选地，上述多个子电极的设置方式可以是位于第三子工作区域中的第三子上电极和至少一个第四子上电极的设置方式；在一些可选的实施方式中，第三子下电极的电极材料和至少一个第四子工作区域中的第四子下电极的电极材料不同。进一步地，不同电极材料由不同填充线表示。

在一些可选的实施方式中，第一子工作区域中的第一子下电极的电极材料和至少一个第二子工作区域中的第二子下电极的电极材料不同。

上述实施方式中，由于不同的电极材料对应有不同的声阻抗，因此，通过设置上述第一子下电极和第二子下电极的电极材料不同，使得通过上述第一子下电极或不同的第二子下电极的声波的不同声阻抗实现滤波的目的。

具体地，上述第一子下电极以及至少一个第二子下电极的电极材料可以是有规则的设置。示例性地，在至少一个第二子下电极环绕设置于第一子下电极的外周的情况下，上述规则可以为沿远离第一子下电极且由内向外的层叠方向上，不同子下电极的电极材料对应的声阻抗递增或递减，例如可以将作为第一子下电极的电极材料设置为声阻抗较大的电极材料，环绕在第一子下电极周围的第一个第二子下电极的电极材料对应的声阻抗小于第一子下电极的电极材料对应的声阻抗，以及第二个第二子下电极的电极材料对应的声阻抗小于第一个第二子下电极的电极材料对应的声阻抗，第三个第二子电极的电极材料对应的声阻抗小于第二个第二子下电极的电极材料对应的声阻抗等。或者上述第一子电极和至少一个第二子下电极的电极材料还可以是乱序设置的，即第一子下电极的电极材料对应的声阻抗可以是大于第一个第二子下电极的电极材料对应的声阻抗，第二个第二子下电极的电极材料对应的声阻抗大于第三个第二子下电极的电极材料对应的声阻抗等。示例性地，在第一子下电极和至少一个第二子下电极的总数量为四个子下电极的，以及其对应的设置方式与“田”字型中“口”字设置方式相同的情况下，上述第一子下电极和至少一个第二子下电极和包括四种不同材料的四个子下电极，该四个子下电极将第一工作区域中的第一子下电极的投影划分为四部分，相应地，该四部分投影可以呈现出“田”字型中“口”字型设置，或上述第一子下电极和上述至少一个第二子下电极可以设置于该第一工作区域中的第一下电极的四个直角位置处的四个子电极，从而将第一下电极分隔为具有5种不同材料的5个子电极，该5个子电极的电极材料可以互不相同，从而实现根据不同的电极材料的不同声阻抗实现谐振器的滤波作用的目的。

在一些可选的实施方式中，由于谐振器的谐振频率由声波在垂直衬底的方向上传播的声速以及谐振器的上电极、压电层以及下电极的厚度决定，因此为了使得根据位于同一水平面上的多频串联谐振器和多频并联谐振器的不同子电极实现对来自不同频段的射频信号进行滤波，采用改变谐振器的第一下电极、至少两个第二下电极、第三下电极以及至少两个第四下电极的材料，以此改变多频串联谐振器和多频并联谐振器的不同子电极的声阻抗，从而在声波通过上述不同子电极时，由于不同声阻抗的作用，声波通过不同子电极的速度不同，从而通过不同子电极能够接收和发射不同频率的声波，从而能够根据不同子电极的电极材料不同实现分离多频段信号的目的，且由于上述谐振器的不同子电极的材料不同，从而该谐振器可以出现多个谐振峰，从而可以利用上述多个谐振峰制备多工器。进一步地，上述子电极的数量可以根据实际需要的频段信号数量进行合理的设计。

上述多频串联谐振器的第一上电极和第一下电极，以及多频并联谐振器的第二上电极和第二下电极的材料均为导电材料，且上述第一上电极、第一下电极、第二上电极和第二下电极的材料可以相同，也可以不同。其中，第一上电极、第一压电层和第一下电极的在第一方向上的厚度，以及第二下电极、第二压电层以及第二上电极在第一方向上的厚度均不变化的情况下实现谐振器接收或发射信号频率的差异化，组成第一上电极、第一下电极、第二上电极和第二下电极的各个子电极的材料不限于一种。示例性地，子电极的材料可以任意地选自钼（Mo）、金（Au）、钛（Ti）、铝（Al）、铬（Cr）、铜（Cu）、铂（Pt）、金（Au）中的一种，从而一个谐振器能够在主模态下会衍生出2个谐振峰或3个谐振峰或4个谐振峰等，从而实现接收或发射信号频率的差异化的目的，进一步地，谐振峰的数目由电极的材料种类及分布决定。

在一些可选的实施方式中，第一子工作区域在衬底上的投影面积为第一面积，至少一个第二子工作区域在衬底上的投影面积为第二面积，第一面积与第二面积不相等。

由于第一层叠结构为顺序层叠的第一下电极、第一压电层以及第一上电极，其中，当在第一下电极施加射频激励信号时，由于第一压电层的压电材料的逆压电效应，电场在上述第一下电极、第一压电层以及第一上电极的层叠方向上，使得压电材料产生形变进而产生机械振动而形成弹性波，因此，沿着第一下电极、第一压电层以及第一上电极层叠的方向上，第一上电极、第一压电层以及第一下电极在衬底上的重叠面积的大小，能够影响谐振器接收或发射谐振信号的能力。进一步地，通过设置上述第一子工作区域在衬底上的投影面积部至少一个第二子工作区域在衬底上的投影面积不相等，使得与该第一子工作区域对应的第一子下电极在衬底上的投影面积和与该至少一个第二子工作区域对应的第二子下电极在衬底上的投影面积不同，能够使得投影面积更大的子电极与上述第一压电层以及第一上电极的相互作用下，具有更强的接收谐振信号的能力，以使具有投影面积更大的子电极的谐振器具有更好的滤波效果。

在一些可选的实施方式中，在相邻不同子电极的投影间距相等的情况下，位于最外侧的子电极的投影面积最大，从而使最外侧的子电极可以具有更好的滤波效果。示例性的，上述第一子下电极在衬底上的投影为第一投影，第一个第二子下电极在衬底上的投影为第二投影，第二个第二子下电极70在衬底上的投影为第三投影，第三个第二子下电极在衬底上的投影为第四投影，第四个第二子下电极在衬底上的投影为第五投影，则在一些可选的实施方式中，上述第二投影环绕于第一投影周围，第三投影环绕于第二投影周围，第四投影环绕于第三投影周围，第五投影环绕于第四投影周围，在上述相邻投影之间的间距相等的情况下，通过使第五投影面积最大，使第四个第二子下电极具有更好的滤波效果。

在一些可选的实施方式中，第三子工作区域中的第三子下电极的电极材料和至少一个第四子下电极的电极材料不同。

上述实施方式中，由于不同的电极材料对应有不同的声阻抗，因此，通过设置上述第三子下电极和第四子下电极的电极材料不同，使得通过上述第三子下电极或不同的第四子下电极的声波的不同声阻抗实现滤波的目的。

具体地，上述第三子下电极以及至少一个第四子下电极的电极材料可以是有规则的设置。示例性地，在至少一个第四子下电极环绕设置于第三子下电极的外周的情况下，上述规则可以为沿远离第三子下电极且由内向外的层叠方向上，不同子下电极的电极材料对应的声阻抗递增或递减，例如可以将作为第三子下电极的电极材料设置为声阻抗较大的电极材料，环绕在第三子下电极周围的第一个第四子下电极的电极材料对应的声阻抗小于第三子下电极的电极材料对应的声阻抗，以及第二个第四子下电极的电极材料对应的声阻抗小于第一个第四子下电极的电极材料对应的声阻抗，第三个第四子电极的电极材料对应的声阻抗小于第二个第四子下电极的电极材料对应的声阻抗等。或者上述第三子下电极和至少一个第四子下电极的电极材料还可以是乱序设置的，即第三子下电极的电极材料对应的声阻抗可以是大于第一个第四子下电极的电极材料对应的声阻抗，第二个第四子下电极的电极材料对应的声阻抗大于第三个第四子下电极的电极材料对应的声阻抗等。示例性地，在第三子下电极和至少一个第四子下电极的总数量为四个子下电极的，以及其对应的设置方式与“田”字型中“口”字设置方式相同的情况下，上述第三子下电极和至少一个第四子下电极和包括四种不同材料的四个子下电极，该四个子下电极将第二工作区域中的第三子下电极的投影划分为四部分，相应地，该四部分投影可以呈现出“田”字型中“口”字型设置，或上述第三子下电极和上述至少一个第四子下电极可以设置于该第二工作区域中的第二下电极的四个直角位置处的四个子电极，从而将第二下电极分隔为具有5种不同材料的5个子电极，该5个子电极的电极材料可以互不相同，从而实现根据不同的电极材料的不同声阻抗实现谐振器的滤波作用的目的。

在一些可选的实施方式中，第三子工作区域在衬底上的投影面积为第三面积，至少一个第四子工作区域在衬底上的投影面积为第四面积，第三面积与第四面积不相等。

由于第二层叠结构为顺序层叠的第二下电极、第二压电层以及第二上电极，其中，当在第二下电极施加射频激励信号时，由于第二压电层的压电材料的逆压电效应，电场在上述第二下电极、第二压电层以及第二上电极的层叠方向上，使得压电材料产生形变进而产生机械振动而形成弹性波，因此，沿着第二下电极、第二压电层以及第二上电极层叠的方向上，第二上电极、第二压电层以及第二下电极在衬底上的重叠面积的大小，能够影响谐振器接收或发射谐振信号的能力。进一步地，通过设置上述第三子工作区域在衬底上的投影面积部至少一个第四子工作区域在衬底上的投影面积不相等，使得与该第三子工作区域对应的第三子下电极在衬底上的投影面积和与该至少一个第四子工作区域对应的第四子下电极在衬底上的投影面积不同，能够使得投影面积更大的子电极与上述第二压电层以及第二上电极的相互作用下，具有更强的接收谐振信号的能力，以使具有投影面积更大的子电极的谐振器具有更好的滤波效果。

在一些可选的实施方式中，在相邻不同子电极的投影间距相等的情况下，位于最外侧的子电极的投影面积最大，从而使最外侧的子电极可以具有更好的滤波效果。示例性的，上述第三子下电极在衬底上的投影为第一投影，第一个第四子下电极在衬底上的投影为第二投影，第二个第四子下电极在衬底上的投影为第三投影，第三个第四子下电极在衬底上的投影为第四投影，第四个第四子下电极在衬底上的投影为第五投影，则在一些可选的实施方式中，上述第二投影环绕于第一投影周围，第三投影环绕于第二投影周围，第四投影环绕于第三投影周围，第五投影环绕于第四投影周围，在上述相邻投影之间的间距相等的情况下，通过使第五投影面积最大，使第四个第四子下电极具有更好的滤波效果。

可选地，为了形成上述谐振器中的第一上电极和第一下电极、第二上电极以及第二下电极，可以采用局部区域刻蚀和抛光相结合的方式。示例性地，上述第一下电极形成于第一表面上，且该第一下电极包括第一子下电极和第二子下电极。具体地，在形成第一下电极的过程中，首先在第一子下电极对应的第一子下电极材料层沉积并图形化形成第一子下电极之后，在该第一表面上沉积形成与第二子下电极对应的第二子下电极材料层，并使得该第二子下电极材料层覆盖上述第一子下电极和上述第一表面，进而覆盖光刻胶至上述第二子下电极材料层的部分表面，并使得第二子下电极材料层远离第一子下电极一侧的部分表面裸露，进而通过刻蚀去除第二子下电极材料层中未被光刻胶覆盖的裸露表面对应的部分。

可选地，该实施方式中，在第二子下电极材料层上覆盖光刻胶之后，使得光刻胶、第二子下电极材料层以及第一子下电极在第一表面上的垂直投影具有重叠区域，进一步地，当与第一表面接触的第一子下电极的一侧表面的面积不同于该第一子下电极远离第一表面的一侧表面的情况下，使得该重叠区域的面积大于或等于第一阈值（其中，第一阈值可以是第一子下电极远离第一表面的一端在第一表面上的最小投影，与第一子下电极在第一表面上的最大投影的差值），从而使得上述第二子下电极材料层远离第一子下电极一侧的裸露表面，位于第一子下电极远离第一表面的一侧表面中，进而在去除该裸露表面对应的部分第二子下电极材料层之后，可能存在多余的第二子下电极材料层，形成厚度大于第一子下电极的第二子下电极，或第二子下电极层叠在第一子下电极上，为了使得形成的第二子下电极与第一子下电极在沿着远离第一表面的方向上具有相同的厚度，或使得第一子下电极和第二子下电极仅接触设置在预定表面上，对上述刻蚀之后的结构进行抛光，以使第一子下电极和第二子下电极具有相同的厚度。

示例性地，上述抛光可以采用压力和材料双检测原理进行抛光，以确保抛光的精准度，具体地，抛光机器中研磨压力感测区域在检测到有凸起区域的情况下，即检测到多余的第二子下电极材料层，进而将该部分进行研磨去除，并在去除之后，压力感测发生变化，同时能检测到第一子下电极对应的第一子下电极材料和第二子下电极对应的第二子下电极材料，完成上述抛光，其中，由于抛光的程度可以得到保证，不会发生过抛，使得第一子下电极材料层和第二子下电极材料层的厚度不会过厚或过薄。从而通过上述方法能够在保证精度的前提下，完成了多个子下电极材料层的沉积，并使得多个子下电极材料层的表面平整，没有材料凸起或缺失，保证了频率的稳定，且上述方法有效避免由于光刻胶的覆盖不精准，导致在光刻过程中由于出现套刻误差，而导致过刻蚀并使得形成的第一下电极和第二下电极之间的电极材料缺失的问题，从而进一步影响谐振器和滤波器的电信号。

示例性地，如图2所示，提供一种双工器，该双工器包括位于衬底10上的一个双频串联谐振器009和一个双频并联谐振器100，且该双频串联谐振器009和双频并联谐振器100并列设置于衬底10的第一表面上。

其中，如图3所示，双频串联谐振器009包括第一上电极210、第一压电层310和第一下电极410，其中第一下电极410是由第一子下电极501和第二子下电极601组成，该第一子下电极501和第二子下电极601的电极材料不同，以使该双频串联谐振器009的工作区域分为两部分，即一部分是以第一子下电极501作为第一下电极410的第一子工作区域，并将该第一子工作区域的谐振频率设为f₁；另一部分是以第二子下电极601作为第一下电极410的第二子工作区域，并将该第二子工作区域的谐振频率设为f₂，则由于声波在第一子下电极501和第二子下电极601的不同材料中的传播速度（声速）不一致，因此f₁与f₂不一致，且f₁可以大于f₂，也可以是f₁小于f₂。

如图4所示，双频并联谐振器100包括质量负载层90、第二上电极200、第二压电层300和第二下电极401，其中第二下电极401由第三子下电极510和第四子下电极610组成，该第三子下电极510和第四子下电极610的电极材料不同，以使该双频并联谐振器的工作区域分为两部分，即一部分是以第三子下电极510作为第二下电极401的第三子工作区域，并将该第三子工作区域的谐振频率设为f₁-Δf，Δf>0，其中Δf是由于在该谐振器中还具有质量负载层90，从而产生的差异值；另一部分是以第四子下电极610作为第二下电极401的第四子工作区域，并将该第四子工作区域的谐振频率设为f₂-Δf，其中Δf是由于在该谐振器中还具有质量负载层90，从而产生的差异值。同理，f₁-Δf与f₂-Δf不一致，且该f₁-Δf可以大于f₂-Δf，f₁-Δf也可以小于f₂-Δf。可选地，上述第四子下电极610设置在第三子下电极510的外周，如图5所示。

在一些可选的实施方式中，多频串联谐振器和多频并联谐振器的下电极、上电极和压电层的厚度之和相同。上述实施方式中，设置多频串联谐振器和多频并联谐振器中的下电极、上电极以及压电层的厚度之和相等，能够简化制作谐振器的工艺步骤。

在一些可选的实施方式中，通过调整多工器中子电极的数量，能够形成不同的第一工作区域、第二工作区域、第三工作区域以及第四工作区域，从而能够有目的地调整滤波器中的谐振器的谐振峰的出现，从而实现对滤波器性能的优化。

示例性地，上述多工器为四工器，如图6所示，该四工器包括设置在衬底10上的四频串联谐振器101和四频并联谐振器102。

其中，如图7所示，四频串联谐振器101包括第一上电极201、第一压电层301和第一下电极401，其中第一下电极401由4种电极材料组成，上述4种电极材料的子电极可以包括第一子电极50，与第一子电极50相邻的第二子电极60，与第二子电极60相邻的第三子电极70以及与第三子电极70相邻的第四子电极80，由此将该四频串联谐振器101的工作区域分为四部分，设置四个工作区域的谐振频率分别为f₃、f₄、f₅、f₆。由于声波在不同材料中的传播速度（声速）不一致，因此f₃、f₄、f₅、f₆互不一致，其中，f₃、f₄、f₅、f₆的大小关系可以任意的。

其中，如图8所示，上述四频串联谐振器101的第一下电极401包括4个子电极，分别为第一子电极50，与第一子电极50相邻的第二子电极60，与第二子电极60相邻的第三子电极70以及与第三子电极70相邻的第四子电极80，或沿着远离第一子电极50方向且在最外侧子电极周围环绕设置的更多个子电极，从而能够实现接收更多个频段的信号，抑制不需要频段的信号的滤波效果。

如图9所示，四频并联谐振器102包括质量负载层90、第二上电极202、第二压电层302和第二下电极402，其中第二下电极402由4种电极材料组成，上述4种电极材料的子电极可以包括第一子电极501，与第一子电极501相邻的第二子电极601，与第二子电极601相邻的第三子电极701以及与第三子电极701相邻的第四子电极801，以使该四频并联谐振器102的工作区域分为四部分，四个工作区域的谐振频率分别为f₃-Δf、f₄-Δf、f₅-Δf、f₆-Δf，其中，Δf是由于在该谐振器中还具有质量负载层90，从而产生的差异值。同理，f₃-Δf、f₄-Δf、f₅-Δf、f₆-Δf互不一致，其大小关系可以是任意的。

其中，如图10所示，上述四频串联谐振器101和上述四频并联谐振器102的4种子电极材料可以相同，具体地，上述4种电极材料的子电极包括第一子电极501，与第一子电极501相邻的第二子电极601，与第二子电极601相邻的第三子电极701以及与第三子电极701相邻的第四子电极801，或沿着远离第一子电极501方向且在最外侧子电极周围环绕设置的更多个子电极，从而能够实现接收更多个频段的信号，抑制不需要频段的信号的滤波效果。

上述四工器的下电极中的第一子电极50、第二子电极60、第三子电极70以及第四子电极80在衬底10上的投影是根据上述的依次环绕的方式设置的，则声波对应第一子电极50、第二子电极60、第三子电极70以及第四子电极80的传播速度是不一样的，且声波在上述四个子电极中的传播速度的大小设置可以是有序的，也可以是无序的。进一步地，声波在四个子电极的四种电极材料中的传播是有序的，即声波在第一子电极50、第二子电极60、第三子电极70以及第四子电极80中的传播速度依次为v₃、v₄、v₅、v₆，且v₃>v₄>v₅>v₆时，四频串联谐振器中f₃>f₄>f₅>f₆，四频并联谐振器中(f₃-Δf)>(f₄-Δf)>(f₅-Δf)>(f₆-Δf)。四工器从低频段到高频段依次是第一频段、第二频段、第三频段和第四频段，如表1所示。

其中，f₆作为第一频段的串联谐振频率，(f₆-Δf)作为第一频段的并联谐振频率；f₅作为第二频段的串联谐振频率，(f₅-Δf)作为第二频段的并联谐振频率；f₄作为第三频段的串联谐振频率，(f₄-Δf)作为第三频段的并联谐振频率；f₃作为第四频段的串联谐振频率，(f₃-Δf)作为第四频段的并联谐振频率。因此，f₆与f₆-Δf组成第一组滤波器，f₅与f₅-Δf组成第二组滤波器，f₄与f₄-Δf组成第三组滤波器，f₃与f₃-Δf组成第四组滤波器。整体形成四工器。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

采用上述的谐振器结构，该多工器中的多频串联谐振器和多频并联谐振器相邻设置在衬底的第一表面上，其中，多频串联谐振器具有第一层叠结构，多频并联谐振器具有第二层叠结构，且由于第一层叠结构包括至少两个第一工作区域，第二层叠结构同样包括至少两个第二工作区域，使得在多工器处于工作状态的情况下，上述至少两个第一工作区域和上述至少两个第二工作区域能够作为多工器的工作区域，进而由于上述相邻两个第一工作区域之间的工作频率不同，以及上述相邻两个第二工作区域之间的工作频率不同，从而在多工器的多频串联谐振器和多频并联谐振器均位于衬底的第一表面的情况下，也能够实现将信号频谱分开成为多个频率范围的目的。从而与现有技术中的通过在双频串联谐振器上二次沉积压电层形成双频并联谐振器的方式相比，现有技术中的双工器中的串联谐振器和并联谐振器为层叠设置，使得双工器在远离衬底的方向上的厚度更厚，使得该双工器中的单个谐振器在垂直衬底的方向上的尺寸会增大，进而造成双工器空间的浪费，直接导致双工器的尺寸增大，而本发明中的多频串联谐振器和多频并联谐振器并不是层叠设置，而是直接相邻设置于衬底的第一表面上，进而使得多工器在垂直衬底的方向的厚度远小于现有技术中的双工器在垂直衬底的方向上的厚度，因此，本发明能够避免造成单个谐振器空间上的浪费，使得多工器没有占据较多的空间，能够有效减小多工器的尺寸，从而解决了现有技术中多工器中的谐振器尺寸较大的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多工器，其特征在于，包括：

衬底，所述衬底具有第一表面；

多频串联谐振器，所述多频串联谐振器设置于所述第一表面上，所述多频串联谐振器具有第一层叠结构，所述第一层叠结构包括至少两个第一工作区域，每个所述第一工作区域包括沿着第一方向顺序层叠设置的第一下电极、第一压电层和第一上电极，所述第一方向为远离所述衬底的方向，相邻所述第一工作区域的工作频率不同；

多频并联谐振器，所述多频并联谐振器设置于所述第一表面上，且与所述多频串联谐振器相邻，所述多频并联谐振器具有第二层叠结构，所述第二层叠结构包括至少两个第二工作区域，每个所述第二工作区域包括沿着所述第一方向顺序层叠设置的第二下电极、第二压电层、第二上电极和质量负载层，相邻所述第二工作区域的工作频率不同；

至少两个第一工作区域包括第一子工作区域和至少一个第二子工作区域，每个第一子工作区域均包括一个第一子下电极，每个第二子工作区域均包括一个第二子下电极；第一子下电极和至少一个第二子下电极设置于第一工作区域中的第一下电极的四个直角位置处；第一子工作区域中的第一子下电极的电极材料和至少一个第二子工作区域中的第二子下电极的电极材料不同；第一子工作区域在衬底上的投影面积为第一面积，至少一个第二子工作区域在衬底上的投影为第二面积，第一面积与第二面积不相等。

2.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，多个所述第一工作区域交错设置。

3.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，多个所述第二工作区域交错设置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的多工器，其特征在于，在垂直所述第一方向的方向上，所述第一下电极的截面形状和所述第二下电极的截面形状为由直线和/或曲线形成的封闭图形。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的多工器，其特征在于，所述至少两个第一工作区域包括第一子工作区域和至少一个第二子工作区域，每个所述第二子工作区域环绕设置在所述第一子工作区域的外周。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的多工器，其特征在于，所述至少两个第二工作区域包括第三子工作区域和至少一个第四子工作区域，每个所述第四子工作区域环绕设置在所述第三子工作区域的外周。

7.根据权利要求6所述的多工器，其特征在于，所述第三子工作区域中的第三子下电极的电极材料和所述至少一个第四子工作区域中的第四子下电极的电极材料不同。

8.根据权利要求6所述的多工器，其特征在于，所述第三子工作区域在所述衬底上的投影面积为第三面积，所述至少一个第四子工作区域在所述衬底上的投影面积为第四面积，所述第三面积与所述第四面积不相等。

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